CC BY
145
616.003.725:616-056.52
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВОК ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ОЖИРЕНИЯ
В.В. САДОВОЙ1, А.А. АРАЛИНА2, О.Ю. БУНИНА2, Т.В. ЩЕДРИНА1
1 Северо-Кавказский федеральный университет,
357500, г. Пятигорск, ул. 40 Лет Октября, 56; электронная почта: [email protected] 2 Ставропольский государственный аграрный университет,
355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12; электронная почта: [email protected]
Методами компьютерной химии изучены молекулярные свойства Ь-карнитина, лецитина и аллицина. Молекулярным докингом выявлены липотропные свойства Ь-карнитина и обоснована целесообразность использования лецитина и аллицина в качестве препаратов, препятствующих новообразованию жира. Пищевая добавка с рекомендуемыми биологически активными добавками использована в технологии вареных колбас. Подтверждены профилактические свойства, высокая биологическая ценность и безопасность мясопродукта.
Ключевые слова: Ь-карнитин, лецитин, аллицин, липаза, молекулярные свойства, молекулярный докинг, комплексные соединения.
Одним из эффективных путей снижения массы тела является использование биологически активных добавок (БАД) и функциональных пищевых продуктов с ними. Биологически активные добавки - это вещества (или их концентраты) природного происхождения или идентичные им искусственного происхождения, не содержащие лекарственных средств и предназначенные для употребления с пищей или введения в состав пищевых продуктов [1].
При разработке технологий функциональных продуктов питания, включающих БАД, большое значение имеет компонентный состав используемого сырья, позволяющий регулировать пищевую ценность и функционально-технологические свойства готовых изделий, а также прогнозировать ожидаемый эффект.
В клинической практике для профилактики и лечения ожирения применяются следующие виды БАД: активаторы метаболизма и липолиза, препараты, препятствующие новообразованию жира и уменьшающие усвоение жиров в кишечнике, обладающие другими лечебно-профилактическими свойствами.
Представляет интерес изучение механизма активации метаболизма и липолиза, влияния БАД на усвоение жиров в кишечнике. Наиболее часто используемыми для этих целей БАД являются Ь-карнитин, аллицин чеснока и лецитин. Известно также, что эти пищевые добавки обладают многофункциональными лечебно-профилактическими свойствами и оказывают положительное действие на организм человека.
Цель настоящих исследований - обоснование эффективности использования лецитина и аллицина в качестве БАД для профилактики ожирения, а также разработка технологии мясопродуктов для функционального питания с этими добавками.
Знание пространственной структуры комплексов ферментных систем с лигандами способствует пониманию механизмов их функционирования. Рациональный дизайн новых пищевых продуктов для лиц с избыточной массой тела нуждается в структурной информации о взаимодействиях активаторов липолиза и препа-
ратов, препятствующих новообразованию и усвоению жира.
Липолиз протекает в митохондриях, куда жирные кислоты доставляются переносчиком карнитином. Для оценки липотропного эффекта (транспортировки и утилизации жиров) с помощью компьютерной химии выполнен молекулярный докинг (молекулярная стыковка) Ь-карнитина с олеиновой жирной кислотой (молекулярная масса 282,47 а. е. м.). Молекулярный до-кинг позволяет предсказать наиболее выгодную для образования устойчивого комплекса ориентацию и положение одной молекулы по отношению к другой. Для стыковки молекул использовался метод симуляции, при котором рецептор и лиганд отделены некоторым физическим расстоянием и лиганд находит свое положение в активном сайте белка после определенного числа «шагов». Шаги включают преобразования твердого тела (исследуемых молекул), перемещение и вращение, а также внутренние изменения структуры лиганда, включая угловые вращения. Каждый из этих шагов в пространстве изменяет полную энергичную оценку системы, которая вычисляется после каждого движения [2].
В результате молекулярного докинга олеиновой кислоты и Ь-карнитина подтвержден липотропный эффект за счет образования комплекса этих соединений. Установлено, что энергия межмолекулярных связей равна -89,08 ккал, что свидетельствует о достаточно хорошей стыковке молекул.
Выявлено также, что Ь-карнитин и липаза панкреатического сока человека (информационные ресурсы интернет-банка протеиновых молекул - *.рйЪ) образуют устойчивый комплекс лиганд/рецептор с низкой энергией межмолекулярных связей (-117,91 ккал). Однако в образованном комплексе не блокируется активный центр липазы, т. е. фермент будет продолжать выполнять свои функции в качестве катализатора гидролиза липидов.
Имеются данные, что аллицин чеснока блокирует различные ферменты. Лецитин является поверхностно-активным агентом. Он хорошо действует на поверх-
ности раздела фаз различных субстанций. При ожирении лецитин способствует выводу жиров из тканей. Исследованы поверхность распределения плотности заряда и молекулярные свойства лецитина и аллицина. В результате установлено, что итоговая плотность заряда у молекулы лецитина более низкая, чем у аллицина: 0,01 против 0,085 эВ. При исследовании цветовой гаммы распределения заряда на поверхности молекулы лецитина обнаружены гидрофильные и гидрофобные участки. Конфигурация полученных карт плотности заряда свидетельствует, что лецитин обладает высокой гидрофобной и гидрофильной активностью, что позволяет использовать его для получения устойчивых эмульсий, а аллицин является гидрофобным соединением, нерастворимым в полярных растворителях.
С помощью приложения АШоБоск изучено молекулярное взаимодействие лецитина и аллицина чеснока с липазой панкреатического сока человека. На рис. 1 представлены панкреатическая липаза и лецитин до молекулярного докинга. В молекуле липазы отчетливо виден активный центр.
Результаты молекулярной стыковки (рис. 2) свидетельствуют, что одна молекула лецитина недостаточно хорошо блокирует энергетическую зону (активный центр) панкреатической липазы, несмотря на то, что образуется прочное комплексное соединение. Активный центр фермента продолжает выполнять свои функции.
Две молекулы лецитина осуществляют полную блокировку энергетической зоны панкреатической ли-
пазы, образуя высокоустойчивое соединение с энергией межмолекулярных взаимодействий -412,36 ккал. На рис. 3 видно, что активный центр после докинга перестает существовать (он не виден).
Молекулярный докинг аллицина чеснока и панкреатической липазы (рис. 4) выявил, что одна молекула аллицина полностью блокирует энергетическую зону липазы, образуя устойчивый хелатный комплекс лиганд/рецептор с энергией межмолекулярного взаимодействия -159,43 ккал.
Таким образом, проведенные молекулярно-динамические расчеты показали, что лецитин и аллицин блокируют активный центр липазы, препятствуя ферментативному гидролитическому распаду липидов и их усвоению организмом человека.
Степень гидролиза липидов может быть охарактеризована кислотным числом, с помощью которого оценивают количественное содержание жирных кислот в виде примесей в свободном состоянии. Для оценки эффективности действия БАД изготавливали опытные липидные композиции, состоящие из жироводной гомогенизированной смеси с добавлением препаратов, содержащих аллицин и лецитин. Соотношение БАД в композициях устанавливали в соответствии с их количественной пропорцией в физиологической норме потребления.
При проведении исследований в качестве ферментного препарата использовали аптечный панкреатин. Концентрация панкреатина в опытных образцах составляла 0,1% к массе липидов. Поскольку оптималь-
Рис. 2
Рис. 4
ная активная кислотность действия липазы 8-9, регулировку рН жироводной смеси осуществляли 0,1 N раствором гидроксида натрия. Полученную смесь тер-мостатировали при 37°С, через каждые 30 мин отбирали пробы образцов и определяли кислотное число.
Установлено, что жироводная гомогенизированная смесь с добавлением препарата, содержащего аллицин и лецитин, через 2 ч ферментативной обработки имела более низкое значение кислотного числа (4,86) по сравнению с контрольным образцом (77,87 мг КОН/г жира), изготовленным без добавления БАД. Выявлена положительная динамика влияния лецитина и аллицина на понижение эффективности действия липазы панкреатина. Кроме того, установлено, что наибольшую активность липаза проявляет в течение первых 30 мин ферментативного гидролиза.
На основании материалов исследования ферментативного гидролиза липидной фракции с блокираторами липазы и с учетом норм потребления используемых компонентов установлен состав и разработана технология получения пищевой БАД, содержащей аллицин чеснока и лецитин. Для обеспечения стойкости аллицина при термической обработке в состав пищевой добавки включено масло подсолнечное рафинированное (ГОСТ Р 52465-2005). По показателям окислительной и микробиологической порчи пищевая добавка соответствовала требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.
Выполненные экспериментальные исследования послужили основой для разработки технологии производства профилактических вареных колбасных изделий для лиц с избыточной массой тела (СТО № 88434482-003-2010). Поскольку препарат Ь-карни-тин устойчив к термической обработке (потенциальная энергия -48487,1 ккал/моль), образует прочные комплексы с липидами, а также способен выполнять липо-тропные функции с жирными кислотами, его целесо-
образно вводить в фарш во время перемешивания свинины с посолочными ингредиентами. Пищевую добавку, содержащую аллицин и лецитин, для полного ее распределения по всему объему рекомендуется вносить в фарш за 30-40 с до окончания куттерования. Дальнейшая технологическая обработка проводится в соответствии со стандартными режимами производства вареных колбас.
Для оценки профилактических и диетических свойств опытных образцов вареных колбас моделировали ожирение у экспериментальных животных путем увеличения калорийности пищи за счет введения в рацион избыточного количества липидов. Эксперименты проводили на белых мышах массой 20-30 г. Индивидуальные массы в группах колебались в пределах 10-15%.
Исследования показали, что включение в рацион питания вареной колбасы со специально подобранными биологически активными веществами может служить не только для профилактики, но и для лечения различных заболеваний. Входящие в экспериментальную колбасу эссенциальные L-карнитин, лецитин и аллицин тормозят процесс ожирения и нормализуют липидный, углеводный, белковый и минеральный обмены веществ даже в организме с избыточной массой тела.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тутельян В.А., Спиричев В.Б., Суханов Б.П., Кудаше-
ва В.А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека: справочное руководство по витаминам и минеральным веществам. -М.: Колос, 2002. - 424 с.
2. Косинский Ю.А., Пырков Т.В., Луценко С.В., Ефремов Р.Г. Предсказание структуры комплексов белок-лиганд: от компьютерной модели к биологической функции // Рос. хим. журнал. - 2006. - № 2. - С. 36-44.
Поступила 31.07.12 г.
EVALUATION OF BIOLOGICALLY ACTIVE ADDITIVES FOR THE PREVENTION OF OBESITY
V.V. SADOVOY1, A.A. ARALINA2, O.YU. BUNINA2, T.V. SCHEDRINA1
1North Caucasian Federal University,
56, 40 Let Oktyabrya st., Pyatigorsk, 357500; e-mail: [email protected]
2 Stavropol State Agrarian University,
12, Zootekhnichesky lane, Stavropol, 355017; e-mail: [email protected]
With the help of computational chemistry studied the molecular properties of L-camitine, lecithin and allicin. Molecular docking revealed lipotropic properties of L-camitine and the expediency of the use of lecithin and allicin as the drugs prevent the formation of new fat. Nutritional supplement with recommended biologically active components used in the technology of cooked sausages. The preventive properties, high biological value and safety of meat products are confirmed.
Key words: L-camitine, lecithin, allicin, lipase, molecular properties, molecular docking, complex compounds.
